Descubren en Barcelona el “eslabón perdido” en la evolución de las neuronas

Hay especies de animales que destacan por su rareza, bien sea por apéndices extraños, habilidades asombrosas o comportamientos esquivos. Para tratar de comprender los mecanismos moleculares únicos de cada una de las especies los científicos dedican horas y horas de investigación. Estos mecanismos permiten comprender cómo las presiones evolutivas han ido seleccionando a los individuos para conformar la variedad de especies que encontramos hoy en día. Sin embargo, a veces la simplicidad es la clave del éxito, y aquí es donde entran en juego los placozoos, que muchos consideran los seres más simples del reino animal.

Poco más que una amalgama de células

Los placozoos no tienen órganos, ni sangre, ni huesos. Al observarlos en el microscopio no se ven más que unas cuantas células a priori desordenadas que se desplazan por el agua. Analizándolos atentamente se pueden distinguir tres capas de células. En la parte superior, una fina película actúa de soporte del cuerpo y contiene estructuras sensoriales. La zona media está formada por células que contienen un gran número de mitocondrias para crear energía a partir de algas u otros componentes biológicos que puedan absorber. Para llegar hasta las fuentes de alimento, unas pequeñas estructuras subcelulares llamadas cilios se agitan como pequeños látigos en la zona inferior.

Pero también es en esta última capa donde se encuentran unas células muy especiales: las células secretoras. Dentro de ellas hay compartimentos rellenos con distintos tipos de moléculas que el placozoo puede liberar al medio, pero que también utiliza para comunicar órdenes a todas sus células. Así puede orientarse hacia nuevas fuentes de alimento o hacia sus posibles parejas reproductoras. Por tanto, estas células actúan como el “cerebro” del animal, aunque no son neuronas.

Comprendiendo al animal más simple

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores analizaron las diferencias entre todas las células de 4 especies de placozoos. Gracias a esto, pudieron generar un atlas con las funciones de cada tipo celular y analizarlas genéticamente para entender cómo se coordinan entre ellas. Una vez consiguieron desentrañar el embrollo genético, compararon las 4 especies para comprender el origen evolutivo de cada uno de los tipos celulares.

Entre los descubrimientos del grupo, observaron que los placozoos tienen 9 tipos principales de células. Dentro de cada uno de estos grupos hay otros subgrupos celulares y células intermedias que pueden cambiar de un tipo a otro. Lo más importante para el animal es que se mantenga en un equilibrio en el que haya suficientes células de cada tipo para que este pueda llevar a cabo las funciones vitales correctamente. Pero a los investigadores les llamaba la atención un tipo celular en concreto llamado células peptidérgicas.

Cómo formar un “cerebro” hace 800 millones de años

Estas células contienen estructuras similares a las de las neuronas actuales, pero ahí no acaban los parecidos. Comenzando por su formación, los investigadores observaron que se crean a partir de células epiteliales progenitoras. En cierto momento de la vida del placozoo, las células epiteliales van cambiando su forma y sus funciones gracias a ciertas señales que se encuentran codificadas en sus genes. Estas señales son análogas a las que crean nuevas neuronas en el cerebro de medusas y de otros animales, ya que los genes y mecanismos moleculares son muy parecidos. De esta forma, el placozoo va creando nuevas células peptidérgicas que le permitirán mandar órdenes al resto del cuerpo.

Al analizar las células peptidérgicas maduras, encontraron en su genoma gran parte de la maquinaria necesaria para construir la mitad de una neurona. Concretamente la que emplean para enviar mensajes químicos de unas a otras. Ahora bien, en los placozoos el mensaje llega a todas las células, por lo que carecen tanto de los receptores específicos neuronales, así como del mecanismo que permite crear los impulsos nerviosos eléctricos.

Pero claro, los mensajes que mandan las células peptidérgicas son recibidos y procesados por otros tipos celulares, por lo que los investigadores buscaron otro tipo de receptores además de los neuronales. Durante la búsqueda, encontraron un sistema celular que emplea proteínas específicas para detectar señales externas e iniciar ciertos procesos en el interior de la célula. El sistema se llama GPCR y consta de una serie de receptores acoplados a una proteína, denominada G, que transmite la información a diferentes dianas celulares.

Una verdadera sorpresa

El estudio, publicado en la prestigiosa revista Cell, muestra una especie de escalón evolutivo en la formación de neuronas. El Dr. Sebastián R. Najle, co-primer autor del estudio e investigador postdoctoral en el Centro de Regulación Genómica, quedó asombrado por la gran similitud que encontraron entre las células peptidérgicas placozoicas y las células neuronales primitivas. Aunque todavía no sean neuronas, tanto su origen como los mecanismos que poseen, las convierten en unas células capaces de enviar órdenes y controlar un cuerpo.

Según afirma el Dr. Xavier Grau-Bové, también coautor del estudio e investigador postdoctoral en el mismo centro, estos resultados nos acercan un poco más a comprender cómo se originaron estructuras tan complejas como los cerebros modernos. Ahora bien, todavía quedan muchas preguntas en el aire con respecto a la evolución neuronal. En futuros estudios, pretenden seguir analizando estas especies para tratar de esclarecer cómo aparecieron las primeras estructuras neuronales en el reino animal.

QUE NO TE LA CUELEN:

Sí, los placozoos se consideran del reino animal, al igual que las esponjas (Porifera). De hecho, dentro de la clasificación Animalia encontramos 5 filos, los dos ya nombrados, los cnidarios, (medusas), los ctenóforos (unos seres parecidos a medusas, aunque evolutivamente tienen poco que ver) y los bilaterales, que unen al resto.

Referencias (MLA):

Stepwise emergence of the neuronal gene expression program in early animal evolution